혼자서 만드는 주차유도 시스템 (모드버스 기반 주차유도 시스템 프로토타입 구축 실습서)

최영림

ㆍIT교육컨텐츠크리에이터
ㆍ임베디드시스템,AI로봇윤리,심리기반전자시스템등개발자
ㆍ동아대학교전자공학과박사
ㆍ현)동아대학교소프트웨어혁신센터SW교수

저자소개 4

1장.주차유도시스템 9
1.1주차유도시스템 9
1.2시스템구성 11
1.3주차유도시스템설계시고려사항 13

2장.데이터전송방식결정 17
2.1데이터전송방식결정 17
2.2RS-485네트워크구성 23
2.3프로토콜결정 25
2.4모드버스프로토콜선택 29
2.5모드버스프로토콜 31
2.6전송시간계산 36
2.7버퍼크기고려 39
2.8모드버스통신에서발생할수있는오류 40

3장.모드버스레지스터맵설계 43
3.1마스터인가?슬레이브인가? 43
3.2슬레이브노드ID를미리정해두기 43
3.3데이터요구사항명세 45
3.4레지스터맵 48
3.5마스터동작설계 51
3.6안전한ID설정 52

4장.프로젝트준비 55
4.1필요한사전지식 55
4.2왜아두이노로프로젝트를하나요? 56
4.3하드웨어준비 56
4.4아크릴부품및PCB제작 59
4.5아두이노개발환경구축 61
4.6아두이노라이브러리설치 62
4.7ModbusPoll과ModbusSlave프로그램설치 62
4.8파이썬설치과IDE설치 63
4.9아두이노프로그램구조 63
4.10이책에서사용하는아두이노함수 64
4.11객체지향프로그래밍 68
4.12ArduinoIDE에서탭사용 69
4.13타이머클래스 71

5장.모드버스슬레이브장치프로그래밍 81
5.1모드버스라이브러리설정 81
5.2회로구성 82
5.3예제를위한레지스터맵 82
5.4첫번째모드버스슬레이브프로그램 83
5.5ModbusRTU슬레이브의콜백(callback)개념과역할 91
5.6슬레이브장치기본코드작성 93
5.7ID설정프로그램작성 98

6장.입구종합안내판및유도안내판 105
6.1회로구성 105
6.2I²C기반TEXTLCD제어 106
6.3TEXTLCD함수의동작시간 108
6.4LcdHelper클래스 109
6.5입구종합안내판코드작성 116
6.6입구종합안내판설정프로그램작성 120
6.7유도안내판코드작성 123
6.8유도안내판설정프로그램작성 127

7장.입구종합안내판및유도안내판 131
7.1회로구성 131
7.2RGBLED모듈제어 133
7.3초음파란? 134
7.4초음파센서로거리측정 136
7.5인터럽트 139
7.6UltrasonicSensor클래스 140
7.7주차감지센서코드작성 144
7.8주차감지센서프로그램작성 151
7.9주차감지센서Modbuspoll테스트 154

8장.구역제어기 157
8.1회로구성 157
8.2AltSoftSerial 158
8.3구역제어기코드작성 159
8.4구역제거기설정프로그램작성 165

9장.중앙제어기및모니터링프로그램 175
9.1중앙제어기와모니터링프로그램구현 175
9.2전체시스템연동확인 182

ㆍ이책에서다루는내용
①설치
주차감지센서는주차면마다1개씩설치되어야하므로전체주차면수에따라정확한수량산정이필요하다.센서의형태는천장형,노면매립형,벽면부착형등현장구조에따라달라지므로,건축물의구조적특성과시공환경을고려하여설치가용이한방식을선택해야한다.
배선공정의복잡도를줄이기위해무선통신방식이나PoE방식등을검토하는할필요가있다.
구역제어기와중앙제어기는담당할수있는센서의수와통신거리등을고려하여설치위치를결정해야하며,통신배선의길이와장애물위치를반영해최적의배치를설계해야한다.
②주차감지센서데이터의수집
주차감지센서는차량의유무를정확하게감지해야하며,그림자나사람의통행등으로인한오탐지를최소화할수있어야한다.
센서의종류는초음파식,영상식,자기유도식등이있으며,현장환경과요구되는정확도에따라적합한방식을선택해야한다.
구역제어기와센서간의통신은유선또는무선으로구성되며,데이터손실을방지하기위해에러검출과재전송기능이포함된통신프로토콜을사용해야한다.
또한실시간으로주차면상태가갱신되어야하므로,데이터수집주기와통신지연시간을최소화하는설계가필요하다.
③안내판
안내판은운전자가빈주차면정보를빠르게인식할수있도록진입부,주요교차로,층별입구등차량동선의핵심지점에설치되어야한다.
표시되는정보는전체및구역별잔여주차면수,방향안내,출구위치등으로구성되어야한다.
안내판은중앙제어기와실시간으로연동되어데이터가즉시갱신되어야하며,LED밝기와글자크기,시야각등을고려해주·야간모두에서가시성이확보되어야한다.또한자동밝기조절기능을통해환경변화에따라표시품질을유지할수있어야한다.
④수집한데이터의재분배
주차유도시스템의데이터는구역제어기에서수집되어중앙제어기로전달되고,중앙제어기에서이를가공하여안내판과유도소프트웨어에분배된다.
데이터전송과정에서는통신트래픽을최소화하기위해구역별로집계된정보를전송하는방식이효율적이다.데이터전송의안정성을확보하기위해오류발생시재전송메커니즘을적용해야한다.
중앙제어기는수집된데이터를실시간으로분석하고,이를기반으로안내판과소프트웨어화면에정확한주차현황을반영해야한다.
⑤장치설정
장치설정은시스템설치초기단계에서각센서와표시등의주소및구역매핑정보를등록하는과정이포함된다.이과정은관리용소프트웨어를통해수행되며,장비간자동인식기능을지원하면설치효율성을높일수있다.
중앙제어기와연동된원격설정기능을통해현장방문없이장치구성을변경할수있도록설계하는것이바람직하다.
또한유지보수단계에서는장애발생시원격진단및로그분석이가능해야하며,펌웨어업데이트를중앙에서일괄적으로수행할수있어야한다.
이러한기능들은시스템의안정성과확장성을높이는핵심요소이다.